Курсовая работа по теме: «Динамическое отопление»

Инфракрасное отопление.

Инфракрасное отопление – в этой системе отопления источником тепла являются инфракрасные излучатели или панели.
Инфракрасные панели представляет собой многослойную конструкцию: между двумя специальными пластиковыми пленками расположены резистивные элементы. Пленочные инфракрасные элементы монтируются под отделку пола, стен или потолка.

Рисунок 4 – схема инфракрасного отопления.
Инфракрасное отопление позволяет рационально и равномерно распределить температуру по всему объёму помещения. Так же оно нагревает не воздух, а мебель и пол, что значительно экономит энергию. Такая система отопления позволяет осуществить зональный или точечный обогрев. Таким образом инфракрасная система отопления является наиболее экономичным вариантом. Кислород в комнате не выжигается, тепло равномерно распределяется, не скапливаясь в верхних шарах под потолком. Кроме того, это единственный вид отопления, позволяющий организовать эффективный обогрев открытых пространств.
И 5 вид – динамическое отопление, которое я рассмотрю подробнее.

5. Динамическое отопление.

Динамическое отопление – вид отопления, включающий в себя топку, нагреватель и холодильник. Часть теплоты, полученной из топки, поступает в обогреваемое помещение. Остальная часть тепла уходит на работу, которую совершает тепловая машина. Нагревателем в этой системе является топка, а холодильником – помещение, которое необходимо отопить. Холодильная машина приходит в действие благодаря совершённой работе двигателя. Холодильная машина забирает тепло у окружающей среды и отдаёт его помещению. Таким образом помещение получает тепло от горячей топки и от окружающей среды. Преимуществом системы является то, что количество теплоты, полученное в процессе, может превзойти теплоту, полученную при передаче тепла от топки в помещение. Другие системы отопления не способны на такое.
Системы динамического отопления могут выполняться различными путями. Здесь может быть использован тепловой двигатель и компрессорная холодильная машина, поршневая или турбинная, пароструйная холодильная машина и абсорбционная.
Также в децентрализованные нагреватели, соединённые с вентиляторами конвектора, обеспечивают вентиляцию помещений. Помимо этого, они могут регулировать теплоотдачу обогревательного прибора. Нагреватели децентрализованного типа входят в состав инженерных сетей и коммуникаций, предполагающих воздушное отопление. Они могут быть установлены в центральной приточной камере, которая обеспечивает подачу чистого воздуха. Необходимая температура воздуха обеспечивается, когда воздух проходит через теплообменные аппараты или через обводные каналы прибора. Такая схема применима в строительстве инженерных коммуникаций для малоэтажных зданий, в жёстких условиях северных районов.
Пусть T1, T2, T3 — температуры (в Кельвинах) топки, отапливаемого помещения и окружающей среды соответственно.
1) От источника тепла поступает количество тепла Q1 тепловой машине. Из него Q2 отдаётся помещению, играющему для этой машины роль холодильника. Совершенная машиной работа:
A=Q1-Q2
идёт на включение холодильной машины. Эта работа затрачивается холодильной машиной для получения тепла Q3 из окружающей среды и передачи тепла Q2' в помещение. Для этого над холодильной машиной тепловая машина совершает работу:
A2=Q2'-Q3.
Отсюда по закону сохранения энергии:
Q2'-Q3 = Q1-Q2.
2) Можно, рассматривая двигатель и холодильную машину как одну систему, записать, что она:
1. получила Q1 при температуре T1 от топки
2. получила Q3 при температуре T3 из окружающей среды;
3. получила -q = -Q2 - Q2' из помещения.
По соотношению Клаузиса, сумма отношений полученных количеств теплоты к температурам, при которых они получены, равна 0:

Пользуясь соотношением Q2'-Q3 = Q1-Q2 из пункта 1 рассуждений, можно записать выражение без Q3:

Отсюда переданное помещению количество тепла:

Так как T1 > T2 > T3, то отсюда следует, что q > Q1. Например, при T1 = 500 К, T2=300 К и T3=250 К, отношение q/Q1 = 3; таким образом, при сжигании в топке топлива, дающего «обычно» 1 Дж тепла, при динамическом отоплении можно получить приближённо 3 Дж тепла.
Использование динамического отопления экономически целесообразно тогда, когда расходы на его сооружение и эксплуатацию компенсируются стоимостью сэкономленного топлива.

2.